JP3177006B2

JP3177006B2 - レンズ制御装置

Info

Publication number: JP3177006B2
Application number: JP23530592A
Authority: JP
Inventors: 裕人大川原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 2001-06-18
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JPH0662302A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インナーフォーカス型
のレンズシステムに対するレンズ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来から知られているインナー
フォーカス型のレンズシステムの構成図である。図６に
示したように、インナーフォーカス型のレンズシステム
１は、同図の左側の被写体側から右側に向かって順次光
軸に沿って配設された第１固定レンズ２と、光軸と平行
に移動して変倍を行う変倍レンズ３と、絞り４と、第２
固定レンズ５と、光軸と平行に移動して焦点調節を行う
と共に、変倍が行われて焦点面が移動した場合の補正を
行ういわゆるコンペ機能を兼ね備えたフォーカスコンペ
レンズ６とを有している。そして、このレンズシステム
１による光学的被写体像は、撮像素子７の撮像面７ａに
結像され、光電変換されて映像信号として出力される。

【０００３】このようなインナーフォーカス型のレンズ
システム１では、上記のようにフォーカスコンペレンズ
６がコンペ機能と焦点調節機能とを兼ね備えているた
め、焦点距離が等しくても、撮像面７ａに合焦するため
のフォーカスコンペレンズ６の位置は、被写体距離によ
って異なってしまう。

【０００４】すなわち、各焦点距離において被写体距離
を変化させたとき、撮像面７ａに合焦させるためのフォ
ーカスコンペレンズ６の位置を連続してプロットする
と、図７のようになる。従って、ボケのないズーミング
を行うためには、ズーミング中は、被写体距離に応じて
図７に示された合焦レンズ軌跡を選択し、選択した合焦
レンズ軌跡どおりにフォーカスコンペレンズ６を移動さ
せる必要がある。

【０００５】なお、前玉フォーカス型のレンズシステム
では、変倍レンズに対して独立したコンペレンズが設け
られており、さらに変倍レンズとコンペレンズが機械的
なカム環で結合されている。従って、たとえばカム環に
マニュアルズーム用のツマミを設け、手動で焦点距離を
変えようとした場合、ツマミをいくら速く動かしても、
カム環はこれに追従して回転し、変倍レンズとコンペレ
ンズはカム環のカム溝に沿って移動するので、フォーカ
スレンズのピントが合っていれば、上記動作によってボ
ケを生じることはない。

【０００６】一方、インナーフォーカス型のレンズシス
テム１では、上記のように、ボケのないズーミングを行
うためには図７に示された軌跡どおりにフォーカスコン
ペレンズ６を移動させる必要がある。このため、図７の
ような被写体距離に対応する複数の合焦レンズ軌跡情報
を何らかの形（軌跡そのものでも、レンズ位置を変数と
した関数でも良い）でレンズ制御用マイコンに記憶させ
ておき、フォーカスレンズ６と変倍レンズ３との位置に
よって合焦レンズ軌跡を選択して、この選択した合焦レ
ンズ軌跡上を辿りながらズーミングを行う軌跡追従方式
が一般に採用されている。なお、軌跡追従方式の詳細は
後述する。

【０００７】この際、フォーカスコンペレンズ６による
合焦制御を正確にしてボケを完全に無くすには、変倍レ
ンズ３、およびフォーカスコンペレンズ６の位置をある
程度正確に検知する必要がある。特に、図７からも明ら
かなように、変倍レンズ３が等速度またはそれに近い速
度で移動する場合、焦点距離の変化によって刻々とフォ
ーカスコンペレンズ６が辿るべき合焦レンズ軌跡の傾き
が変化している。これは、フォーカスコンペレンズ６の
移動速度と移動の向きが刻々と変化することを示してお
り、換言すれば、フォーカスコンペレンズ６用のアクチ
ュエータは、１Ｈｚ〜数１００Ｈｚまでの精度良い速度
応答をしなければならないことになる。

【０００８】このような要求を満たすため、フォーカス
コンペレンズ６用のアクチュエータとしては、ステッピ
ングモータを用いるのが一般的になりつつある。ステッ
ピングモータは、レンズ制御用のマイコン等から出力さ
れる歩進パルスに完全に同期しながら回転し、１パルス
当たりの歩進角度が一定なので、高い速度応答性と停止
精度、位置精度が得られるからである。さらに、ステッ
ピングモータを用いる場合、歩進パルスに対する歩進角
度が一定であるから、歩進パルスをそのままインクリメ
ント型の位置エンコーダとして用いることができ、特別
な位置エンコーダを追加しなくても良いという利点もあ
る。

【０００９】次に、インナーフォーカス型のレンズシス
テム１において合焦を保ちながら変倍動作を行うための
上記の軌跡追従方式の従来例を、図８に基づいて説明す
る。

【００１０】図８において、縦軸はフォーカスコンペレ
ンズ６の位置、横軸は変倍レンズ３の位置を示してい
る。また、ｚ0、ｚ1、ｚ2、…ｚ11は変倍レンズ３の位
置を示しており、ａ0、ａ1、ａ2、…ａ11と、ｂ0、ｂ
1、ｂ2、…ｂ11とは、異なる２つの被写体距離に対応し
ており、変倍レンズ３の移動に追従してフォーカスコン
ペレンズ６が辿るべき代表的な合焦レンズ軌跡を示して
いる。これら合焦レンズ軌跡情報は、合焦レンズ軌跡テ
ーブルとして制御用マイコンに記憶されている。

【００１１】図８に示したように、合焦レンズ軌跡テー
ブルには、離散的な被写体距離に対応する代表的な合焦
レンズ軌跡しか記憶されていないため、記憶されていな
い被写体距離の場合には、記憶された合焦レンズ軌跡を
そのまま辿ったのでは、合焦を保ちながら変倍動作を行
うことができなくなる。そこで、記憶されていない被写
体距離の場合には、記憶された合焦レンズ軌跡に基づい
て、記憶されていない被写体距離に対応する合焦レンズ
軌跡を算出している。図８のｐ0、ｐ1、ｐ2、…ｐ11
は、算出された合焦レンズ軌跡である。このｐ0、ｐ1、
ｐ2、…ｐ11のような合焦レンズ軌跡は、次式

【００１２】

【数１】ｐ（ｎ＋１）＝｜ｂ（ｎ＋１）−ａ（ｎ＋１）｜× ｜ｐ（ｎ）−ａ（ｎ）｜／｜ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）｜＋ａ（ｎ＋１）により算出される。

【００１３】数式１によれば、例えば図８において、フ
ォーカスコンペレンズ６がｐ0の位置に在る場合、ｐ0が
線分「ｂ0−ａ0」を内分する比を求め、この内分比に従
って「ｂ1−ａ1」を内分する点をｐ1としている。この
点ｐ1と点ｐ0との位置差と、変倍レンズ３がｚ0からｚ1
まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフ
ォーカスコンペレンズ６の移動速度が求められる。

【００１４】ところで、変倍レンズ３がテレからワイド
方向に移動する場合には、図７から明らかなように、バ
ラけている合焦レンズ軌跡が収束する方向なので、上述
した軌跡追従方式でも合焦は維持できる。しかし、ワイ
ドからテレ方向では、収束点にいたフォーカスコンペレ
ンズ６がどの合焦レンズ軌跡を辿るべきかが判らないの
で、同様な軌跡追従方式では合焦を維持できない。

【００１５】そこで、コントラスト方式（山登り方式）
の自動焦点調節動作（ＡＦ）時に得られる前ピン、後ピ
ン情報（ボケ情報）を最も小さく合焦レンズ軌跡を選択
し、その合焦レンズ軌跡に基づいてフォーカスコンペレ
ンズ６を追従させながらズーミングする方式が提案され
ている。

【００１６】しかし、この方式ではＡＦ機能オフ時には
合焦レンズ軌跡を選択できないため、ＡＦ機能をオフし
た状態でズーミングを行った場合には、次のようにして
合焦を維持している。

【００１７】すなわち、ＡＦ機能がオフ状態では、合焦
を維持できるテレからワイド方向のズーミングを行う度
に、図８の変倍レンズ３のｚ0、ｚ1、ｚ2、…ｚ11の位
置毎のフォーカスコンペレンズ６の位置ｐ0、ｐ1、ｐ
2、…ｐ11…（合焦レンズ軌跡）を演算してマイコン内
のメモリに順次記憶していき、次に、ワイドからテレ方
向のズーミングの際には、記憶したフォーカスコンペレ
ンズ６の位置を読出しながら、テレからワイド方向のズ
ーミングの際に辿った軌跡を逆方向に辿るようにしてい
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
では、前述した変倍レンズ３のｚ0、ｚ10、ｚ2、…ｚ11
…の位置毎のフォーカコンペレンズ６の合焦位置ｐ0、
ｐ1、ｐ2、…ｐ11…を演算し、合焦レンズ軌跡テーブル
とは別に記憶しておく必要があり、また、ズーミング時
の合焦レンズ軌跡追従精度を上げるためには、フォーカ
コンペレンズ６の合焦位置を数多く演算・記憶する必要
があるため、レンズ制御用マイコンの容量や処理時間の
点で不利になり、処理も複雑になっていた。

【００１９】さらに、合焦レンズ軌跡の記憶はテレから
ワイド方向にズーミングがなされるたびに行われていた
ので、ＡＦオフ状態で何度もテレからワイド方向、ワイ
ドからテレ方向のズーミングを繰り返すと、合焦レンズ
軌跡追従動作の誤差のため、初めに記憶した被写体距離
とは異なった被写体距離の合焦レンズ軌跡を記憶するこ
とになり、徐々にボケが広がっていた。

【００２０】さらに、記憶方式上、従来例では、記憶し
た合焦位置を結んでも、光学設計上の合焦レンズ軌跡と
重ならない場合があり、ズーミングではボケが生じてい
た。

【００２１】本発明は、このような事情の下になされた
もので、その目的は、ＡＦオフ状態でズーミングを行う
場合に、処理容量、処理時間を節約し、かつ正確な合焦
を維持しながらズーミングを行えるようにすることであ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、変倍動作を行うための第１のレンズ
と、該第１のレンズの移動時の焦点面の移動を補正する
ための第２のレンズと、前記第１のレンズ、第２のレン
ズをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させるレンズ移動
手段と、前記第１のレンズの離散的な位置に対する前記
第２のレンズの合焦位置を離散的な被写体距離に応じて
予め記憶した合焦位置記憶手段と、前記第１のレンズ、
および第２のレンズの現在位置と前記合焦位置記憶手段
に記憶された情報とに基づいて前記第２のレンズの合焦
軌跡を特定する被写体距離特定手段とを有するレンズ制
御装置であって、手動焦点調節モードにおいて、前記レ
ンズ移動手段により前記第１のレンズが移動されて変倍
動作が行われているときには、前記被写体距離特定手段
による前記第２のレンズの合焦軌跡の更新を禁止する制
御手段とを備えている。また、第２の発明は、変倍動作
を行うための第１のレンズと、該第１のレンズの移動時
の焦点面の移動を補正するための第２のレンズと、前記
第１のレンズ、第２のレンズをそれぞれ独立に光軸と平
行に移動させるレンズ移動手段と、前記第１のレンズの
位置に対する前記第２のレンズの合焦位置の軌跡情報を
被写体距離に応じて予め記憶した合焦位置記憶手段と、
前記第１のレンズ、および第２のレンズの現在位置と前
記合焦位置記憶手段に記憶された軌跡情報とに基づいて
前記第２のレンズの移動軌跡を演算する被写体距離特定
手段とを有するレンズ制御装置であって、手動焦点調節
モードにおいて、前記レンズ移動手段により前記第１の
レンズが移動されて変倍動作が行われているときには、
前記被写体距離特定手段による移動軌跡の演算を禁止す
る制御手段とを備えている。

【００２３】

【作用】第１，第２の発明においては、第１のレンズは
変倍動作を行い、第２のレンズは第１のレンズの移動時
の焦点面の移動を補正するレンズとして機能する。ま
た、レンズ移動手段は、第１のレンズ、第２のレンズを
それぞれ独立に光軸と平行に移動させる。第１の発明の
合焦位置記憶手段には、第１のレンズの離散的な位置に
対する第２のレンズの合焦位置が、離散的な被写体距離
に応じて予め記憶され、第２の発明の合焦位置記憶手段
には、第１のレンズの位置に対する第２のレンズの合焦
位置の軌跡情報が、被写体距離に応じて予め記憶されて
いる。

【００２４】第１の発明の被写体距離特定手段は、第１
のレンズ、および第２のレンズの現在位置と合焦位置記
憶手段に記憶された情報とに基づいて第２のレンズの合
焦軌跡を特定する。また、第２の発明の被写体距離特定
手段は、第１のレンズ、および第２のレンズの現在位置
と合焦位置記憶手段に記憶された軌跡情報とに基づいて
第２のレンズの移動軌跡を演算する。

【００２５】第１の発明の制御手段は、手動焦点調節モ
ードにおいて、レンズ移動手段により第１のレンズが移
動されて変倍動作が行われているときには、被写体距離
特定手段による第２のレンズの合焦軌跡の更新を禁止す
る。また、第２の発明の制御手段は、手動焦点調節モー
ドにおいて、レンズ移動手段により第１のレンズが移動
されて変倍動作が行われているときには、被写体距離特
定手段による移動軌跡の演算を禁止する。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２７】図１は本発明の一実施例によるレンズ制御
装置を備えたビデオカメラの概要を示すブロック図であ
る。

【００２８】図１において、１０はインナーフォーカス
型のレンズシステムであり、上述した従来例と同様に、
図において左側の被写体側から右側に向かって順次光軸
に沿って配設された第１固定レンズ１１、光軸と平行に
移動して変倍を行う変倍レンズ１２、絞り１３、第２固
定レンズ１４、光軸と平行に移動して焦点調節を行うと
共に、変倍が行われて焦点面が移動した場合の補正を行
ういわゆるコンペ機能を兼ね備えたフォーカスコンペレ
ンズ１５を有している。

【００２９】そして、このレンズシステム１０による光
学的被写体像は、ＣＣＤ等により構成された撮像素子１
６の撮像面１６ａに結像され、光電変換されて映像信号
として出力される。この映像信号（電気信号）は、第１
増幅器（またはインピーダンス変換器）１７により増幅
され、ＡＧＣ（自動利得制御）回路１８により出力の振
幅が一定に保持され、フィルタ１９により高周波成分の
みが抽出される。そして、信号処理回路２０は、フィル
タ１９からの映像信号に対してＡＦ（オートフォーカ
ス）処理を行うために、高周波成分の強度、或いはボケ
幅検出強度を求めるなどの信号処理を行い、レンズ制御
用マイコン２１に出力する。

【００３０】変倍レンズ１２、フォーカスコンペレンズ
１５は、それぞれレンズ移動手段２２、２３により移動
される。レンズ移動手段２２、２３は、ステッピングモ
ータ２２ａ、２３ａと、ドライバ２２ｂ，２３ｂとを有
している（以下、変倍レンズ１２移動用のステッピンク
モータをズームモータ、フォーカスコンペレンズ１５）
駆動用のステッピンクモータをフォーカスモータとい
う）。これらズームモータ２２ａ、フォーカスモータ２
３ａに各々直結された出力軸２２ｃ、２３ｃには、それ
ぞれラック２２ｄ、２３ｄが噛合され、これらラック２
２ｄ、２３ｄは、それぞれ変倍レンズ１２、フォーカス
コンペレンズ１５に固定されている。

【００３１】そして、レンズ制御用マイコン２１から出
力される移動命令信号（方向信号ｓ1、ｓ2、速度信号ｓ
3、ｓ4）に従ってドライバ２２ｂ、２３ｂから駆動エネ
ルギーがズームモータ２２ａ、フォーカスモータ２３ａ
にそれぞれ供給されて出力軸２２ｃ、２３ｃが回転する
ことにより、ラック２２ｄ、２３ｄと一体に変倍レンズ
１２、フォーカスコンペレンズ１５が、光軸と平行（図
中、矢印Ａ、Ｂ方向）に移動する。

【００３２】変倍レンズ１２、フォーカスコンペレンズ
１５の位置は、それぞれレンズ位置検出手段２４、２５
により検出される。レンズ位置検出手段２４、２５は、
フォトセンサ２４ａ、２５ａと、遮光板２４ｂ、２５ｂ
とを有しており、フォトセンサ２４ａ、２５ａは、発光
部と受光部（図示省略）とに構成され、遮光板２４ｂ、
２５ｂは、それぞれ変倍レンズ１２、フォーカスコンペ
レンズ１５に固定されている。

【００３３】そして、変倍レンズ１２、フォーカスコン
ペレンズ１５が光軸と平行に移動すると、それと一体に
遮光板２４ｂ、２５ｂが移動し、フォトセンサ２４ａ、
２５ａの発光部と受光部との間の光路を遮ったとき、受
光部の出力信号はロー（Ｌｏｗ）レベルになり、遮らな
いときはハイ（Ｈｉｇｈ）レベルになる。

【００３４】従って、受光部の出力信号が変化する位置
を基準位置として、変倍レンズ１２、フォーカスコンペ
レンズ１５が基準位置に存在するか否かを検知すること
ができる。そして、レンズ制御用マイコン２１は、この
基準位置と、レンズ移動速度、レンズ移動方向などによ
り、各レンズの位置を認識することができる。

【００３５】絞り１３は、適性露光量を維持するように
ドライバ２６により駆動される。すなわち、絞り制御回
路２７は、ＡＧＣ回路１８の出力信号のレベルを検出
し、このレベルが一定レベル（適性露光量）でないとき
は、一定レベルにするための絞り量制御信号を発生す
る。この絞り量制御信号は、第２増幅器２８により増幅
されてドライバ２６に出力され、ドライバ２６により適
性露光量となるように絞り１３が駆動される。

【００３６】絞り１３の絞り状態は、エンコーダ２９に
より検出され、その検出信号は、第３増幅器３０により
増幅され、信号変換回路３１によりレンズ制御用マイコ
ン２１が読取可能な信号に変換された後、該レンズ制御
用マイコン２１に出力される。

【００３７】レンズ制御用マイコン２１には、変倍レン
ズ１２をワイド方向、テレ方向にそれぞれ移動させるた
めのワイドスイッチ３２、テレスイッチ３３、フォーカ
スコンペレンズ１５を無限遠方向、至近方向にそれぞれ
移動させるための無限スイッチ３４、至近スイッチ３
５、ＡＦモードを設定するＡＦスイッチ３６が接続され
ている。これら各スイッチとレンズ制御用マイコン２１
との接続ラインには、プルアップ抵抗３７を介して電源
３８が接続されている。

【００３８】レンズ制御用マイコン２１には、図７の合
焦レンズ軌跡内容をテーブル化した図２のような合焦レ
ンズ軌跡テーブルＴがプリセットされている。すなわ
ち、図２の合焦レンズ軌跡テーブルＴは、変倍レンズ１
２の離散的な位置に対応するフォーカスコンペレンズ１
５の合焦位置を被写体距離別に記録したテーブルであ
り、列方向（図の横方向）のｎ（０、１、…、ｋ，…
ｍ）は離散的な被写体距離を示し、行方向（図の縦方
向）のｚ（０、１、…、ｋ，…ｌ）は離散的な変倍レン
ズ１２の位置を示し、列と行との交点位置には、離散的
な変倍レンズ１２の位置、および被写体距離に対応する
フォーカスコンペレンズ１５の合焦位置が記録されてい
る。なお、被写体距離は、図中右方向に進むにしたがっ
て短くなり、「０」は無限遠を示し、「ｍ」は最至近の
１ｃｍを示している。また、変倍レンズ位置は、図中下
方向に進むにしたがってズーム領域が広くなり、「０」
はテレ端を示し、「ｌ」はワイド端を示している。そし
て、フォーカスコンペレンズ１５の合焦位置、例えばＡ
0kは、被写体距離「０」で変倍レンズ１２の位置が
「ｋ」の場合のフォーカスコンペレンズ１５の合焦位置
を示している。

【００３９】レンズ制御用マイコン２１は、ＡＦモード
の下でズーミングを行う場合は、前ピン、後ピン情報を
利用して合焦レンズ軌跡テーブルＴ内の合焦レンズ軌跡
を選択しながら、或いは上記合焦レンズ軌跡に基づいて
合焦レンズ位置を演算しながらズーミングを行う。一
方、ＡＦモードがオフされた状態でズーミングを行う場
合は、ズーミング前にマニュアルで合焦操作が行われた
際に、被写体距離を特定し、その被写体距離に対応する
数式１の内分比を求め、ズーミング中は内分比に基づい
てフォーカスコンペレンズ１５の合焦位置を数式１によ
り求めて、フォーカスコンペレンズ１５を追従させる。

【００４０】次に、ＡＦモードがオフされた状態でズー
ミングを行う場合のレンズ制御を図３、図４のフローチ
ャートに基づいて説明する。なお、図３、図４のフロー
はサブルーチン化されており、このフローが実行される
前に焦点電圧（映像信号の鮮鋭度）に応じて自動焦点調
節の制御を行うコントラスト方式（山登り方式）による
ＡＦモード処理が実行されている。また、図３、図４の
フローは、変倍レンズ１２は、図２の合焦レンズ軌跡テ
ーブルＴに記録された離散的な位置にのみ停止すること
を前提としている。

【００４１】レンズ制御用マイコン２１は、まず、ワイ
ドスイッチ３２、テレスイッチ３３のオン／オフを判別
することにより、ズーミング中であるか否かを判断する
（ステップＳ１）。その結果、ワイドスイッチ３２、テ
レスイッチ３３のいずかがオンされ、ズーミング中であ
れば、後述のステップＳ１５に進む。一方、ワイドスイ
ッチ３２、テレスイッチ３３のいずれもオンされておら
ず、ズーミング中でなければ、ＡＦスイッチ３６のオン
／オフを判別することにより、ＡＦモードが設定されて
いるか否かを判断する（ステップＳ２）。その結果、Ａ
Ｆスイッチ３６がオンされＡＦモードが設定されておれ
ば、メインフローにリターンする。なお、このようにＡ
Ｆモードが設定されている場合には、図示省略したＡＦ
モード処理ルーチンにより合焦制御が行われる。一方、
ＡＦスイッチ３６がオフされＡＦモードが設定されてい
なければ、現在、マニュアル合焦モードが設定されてい
ることを意味し、そのマニュアル合焦モードがＡＦモー
ドから切換えられて設定されたのか、或いは以前からず
っとマニュアル合焦モードが設定されていたのかを判断
する（ステップＳ３）。その結果、以前からずっとマニ
ュアル合焦モードが設定されていたのであれば、無限ス
イッチ３４、至近スイッチ３５のオン／オフを判別する
ことにより、パワーフォーカス状態か否かを判断する
（ステップＳ４）。その結果、無限スイッチ３４、至近
スイッチ３５のいずれかがオンされ、パワーフォーカス
状態であれば、マニュアルで合焦制御されていることを
意味し、この場合はステップＳ５に進む。一方、無限ス
イッチ３４、至近スイッチ３５のいずれもオンされてお
らず、パワーフォーカス状態でなければ、マニュアルで
合焦制御された後にステップＳ５以降を行うため、メイ
ンフローにリターンする。

【００４２】ステップＳ３にてＡＦモードからマニュア
ル合焦モードに切換えられたのであれば、切換えられる
前のＡＦモードにて既に自動的に合焦制御されているこ
とを意味するので、ステップＳ４をスキップしてステッ
プＳ５に進む。

【００４３】ステップＳ５〜Ｓ１４では、被写体距離
と、数式１における内分比を特定している。すなわち、
ステップＳ５では、被写体距離用の変数ｎに初期値
「０」をセットする。次に、Ａ（ｎ、ｋ）、Ａ（ｎ＋
1、ｋ）、すなわち被写体距離ｎ、現在の変倍レンズ位
置ｋ、および被写体距離ｎ＋1、現在の変倍レンズ位置
ｋに対応するフォーカスコンペレンズ位置を合焦レンズ
軌跡テーブルＴから読出す（ステップＳ６）。

【００４４】そして、現在のフォーカスコンペレンズ位
置ｆがＡ（ｎ、ｋ）以上であるか否かを判断する（ステ
ップＳ７）。ここで、図７に示したように、所定の変倍
レンズ位置において、フォーカスコンペレンズ位置ｆ
は、被写体距離が至近に近付くにしたがって大きくなっ
ているので、ステップＳ７は、現在のフォーカスコンペ
レンズ位置ｆが被写体距離ｎより至近側に在るか否かを
判断していることを意味している。ステップＳ７にて現
在のフォーカスコンペレンズ位置ｆが被写体距離ｎより
至近側に在ると判断されたときは、現在のフォーカスコ
ンペレンズ位置ｆがＡ（ｎ＋1、ｋ）より小さいか否
か、すなわち、現在のフォーカスコンペレンズ位置ｆが
被写体距離ｎ＋1より無限遠側に在るか否かを判断する
（ステップＳ８）。その結果、現在のフォーカスコンペ
レンズ位置ｆが被写体距離ｎ＋1より無限遠側に在ると
判断されたときは、現在のフォーカスコンペレンズ位置
ｆは、被写体距離ｎとｎ＋1との間に存在することを意
味し、この場合は、ｆ−Ａ（ｎ、ｋ）を演算し、その演
算結果を定数αとして記憶する（ステップＳ９）。そし
て、Ａ（ｎ＋1、ｋ）−Ａ（ｎ、ｋ）を演算し、その演
算結果を定数βとして記憶する（ステップＳ９）。次
に、現在の変数ｎの内容を定数γとして記憶して（ステ
ップＳ１０）、メインフローにリターンする。

【００４５】ステップＳ７にて、現在のフォーカスコン
ペレンズ位置ｆが被写体距離ｎより無限遠側に在ると判
断されたときは、現在のフォーカスコンペレンズ位置ｆ
が超無限遠の被写体距離に在ることを意味し、この場合
は、定数αとして「０」を記憶して（ステップＳ１
２）、ステップＳ１０に進む。

【００４６】ステップＳ８にて、現在のフォーカスコン
ペレンズ位置ｆが被写体距離ｎ＋1より至近側に在ると
判断されたときは、被写体距離用の変数ｎの内容が、合
焦レンズ軌跡テーブルＴ上での最至近であるｍ以上であ
るか否かを判断する（ステップＳ１３）。その結果、ｍ
以上でなければ、変数ｎの内容を１だけインクリメント
して（ステップＳ１４）、ステップＳ６に戻ることによ
り、上記のように現在のフォーカスコンペレンズ位置ｆ
がどの被写体距離間に存在するかを調べる。

【００４７】一方、被写体距離用の変数ｎの内容がｍ以
上であれば、現在のフォーカスコンペレンズ位置ｆが超
至近の被写体距離に在ることを意味し、この場合は、超
無限遠の被写体距離に在る場合と同様に、定数αとして
「０」を記憶して（ステップＳ１２）、ステップＳ１０
に進む。これら定数α、β、γは、後述するように、軌
跡追従パラメータとして活用されるものである。

【００４８】以上のようにして、ズーミングが行われる
前に、フォーカスコンペレンズ１５が辿るべき合焦レン
ズ軌跡に対応する被写体距離の特定が行われる。

【００４９】ステップＳ１にて、ズーミング中であると
判断されたときは、前述のように、ステップＳ１５に進
む。このステップＳ１５では、現在の変倍レンズ位置ｚ
＝ｋが合焦レンズ軌跡テーブルＴに記録された離散的な
位置（境界位置）であるか否かを判断する。このフロー
では、前述のように、変倍レンズ１２は境界位置にのみ
停止することを前提としているので、ズーミング開始時
には変倍レンズ１２は境界位置に在ることになり、ステ
ップＳ１６に進み、ＡＦモードであるか否かを判断す
る。その結果、ＡＦモードであれば、後述のステップＳ
２２に進む。

【００５０】一方、ＡＦモードでなければ、テレスイッ
チ３３がオンされており、ワイドからテレ方向へのズー
ミング中であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。
その結果、ワイドからテレ方向へのズーミング中であれ
ば、被写体距離γ、および変倍レンズ位置ｋ＋1に対応
するフォーカスコンペレンズ位置Ａ（γ，ｋ＋1）を合
焦レンズ軌跡テーブルＴから読出して定数ａとして記憶
し、被写体距離γ＋1、および変倍レンズ位置ｋ＋1に対
応するフォーカスコンペレンズ位置Ａ（γ＋1，ｋ＋1）
を合焦レンズ軌跡テーブルＴから読出して定数ｂとして
記憶する（ステップＳ１８）。すなわち、合焦レンズ軌
跡テーブルＴ上の、被写体距離γの合焦レンズ軌跡デー
タと、その被写体距離γより１つ至近側の合焦レンズ軌
跡データとから、それぞれ現在の変倍レンズ位置ｋより
１つテレ側のフォーカスコンペレンズ位置データを読出
し、定数ａ、ｂとして記憶する。一方、テレからワイド
方向へのズーミング中であれば、被写体距離γ、および
変倍レンズ位置ｋ−1に対応するフォーカスコンペレン
ズ位置Ａ（γ，ｋ−1）を合焦レンズ軌跡テーブルＴか
ら読出して定数ａとして記憶し、被写体距離γ＋1、お
よび変倍レンズ位置ｋ−1に対応するフォーカスコンペ
レンズ位置Ａ（γ＋1，ｋ−1）を合焦レンズ軌跡テーブ
ルＴから読出して定数ｂとして記憶する（ステップＳ１
９）。すなわち、合焦レンズ軌跡テーブルＴ上の、被写
体距離γの合焦レンズ軌跡データと、その被写体距離γ
より１つ至近側の合焦レンズ軌跡データとから、それぞ
れ現在の変倍レンズ位置ｋより１つワイド側のフォーカ
スコンペレンズ位置データを読出し、定数ａ、ｂとして
記憶する。

【００５１】次に、変倍レンズ位置ｚ＝ｋ＋１、または
ｚ＝ｋ−１に対応するフォーカスコンペレンズ１５の合
焦位置（合焦のために追従して移動すべき位置）ｙを、
数式１に相当する式である、

【００５２】

【数２】ｙ＝（ｂ−ａ）α／β＋ａにより求める（ステップＳ２０）。なお、定数α，βは
前述のようにズーミング開始前に決定されているので、
追従する合焦レンズ軌跡は一意に決まっている。次に、
ズーミング時の変倍レンズ１２の移動に追従してフォー
カスコンペレンズ１６が移動する際の速度（これをフォ
ーカス速度という）Ｖｆを算出する（ステップＳ２
１）。このフォーカス速度Ｖｆは、追従先のフォーカス
コンペレンズ位置ｙと現在のフォーカスコンペレンズ位
置ｆとの差分値（ｙ−ｆ：移動距離）と、変倍レンズ１
２が変倍レンズ位置ｚ＝ｋとｚ＝ｋ＋１の間、或いはｚ
＝ｋとｚ＝ｋ−１の間を移動するのに要する時間とによ
り求められる。

【００５３】次に、フォーカスモータ２３ａを駆動し
（ステップＳ２２）、ズームモータ２２ａを駆動して
（ステップＳ２３）、メインフローにリターンする。

【００５４】ステップＳ１５にて、変倍レンズ位置が合
焦レンズ軌跡テーブルＴに記録された離散的な位置（境
界位置）でないと判断されたときは、ステップＳ１６〜
Ｓ２１をスキップしてステップＳ２２に進む。すなわ
ち、フォーカスモータ速度Ｖｆの更新は、変倍レンズ１
２が境界位置に存在する場合にのみ行われ、フォーカス
コンペレンズ１５は、それ以外の位置では前回決定され
たフォーカスモータ速度Ｖｆで移動している。

【００５５】ここで、ステップＳ２２、２３にて行われ
るフォーカスモータ２３ａ、ズームモータ２２ａの駆動
方法について説明する。

【００５６】ズームモータ２２ａ、フォーカスモータ２
３ａを駆動するためのドライバ２２ｂ、２３ｂは、レン
ズ制御用マイコン２１から出力されるＨ／Ｌの方向信号
Ｓ１、Ｓ２と、クロック波形の回転周波数信号としての
速度信号Ｓ３、Ｓ４により制御される。ズームモータ２
２ａに対する方向信号Ｓ１は、ワイドスイッチ３２、テ
レスイッチ３３のいずれがオンされているかによってＨ
／Ｌが決定される。また、フォーカスモータ２３ａに対
する方向信号Ｓ２は、フォーカスモータ速度Ｖｆが正／
負のいずれであるかにかによってＨ／Ｌが決定される。

【００５７】ドライバ２２ｂ、２３ｂは、方向信号Ｓ
１、Ｓ２に応じて４相のモータ励磁相の位相を順回転、
或いは逆回転に設定し、かつ速度信号Ｓ３、Ｓ４に応じ
て４相のモータ励磁相の印加電圧（または電流）を変化
させながら出力することにより、モータの回転方向と回
転周波数とを制御している。

【００５８】なお、定数α、β、γ、ａ、ｂ、および変
数ｎは、言うまでもなくレンズ制御用マイコン２１内の
メモリ上のワークエリア、或いはレジスタに記憶される
ものであり、これらのために特別に記憶エリア（メモ
リ）を用意する必要はない。

【００５９】次に、上記のフローチャートでは、変倍レ
ンズ１２は境界位置だけに停止するものとして説明した
が、変倍レンズ１２が境界位置だけでなく任意の位置に
停止し得る場合について説明する。

【００６０】この場合、図３のステップＳ６において、
図５に示したような内挿法によりフォーカスコンペレン
ズ位置を補間すればよい。

【００６１】すなわち、図５において、縦軸はフォーカ
スコンペレンズ位置、横軸は変倍レンズ位置をそれぞれ
示しており、合焦レンズ軌跡テーブルＴに記憶された合
焦レンズ軌跡位置（変倍レンズ位置に対するフォーカス
コンペレンズ位置）を、変倍レンズ位置は、ｚ0，…，
ｚk，ｚk＋１，…，ｚｎとし、その時のフォーカスコン
ペレンズ位置は、被写体距離に応じて、ａ0，…，ａk，
ａk＋１，…，ａｎ、またはｂ0，…，ｂk，ｂk＋１，
…，ｂｎ、またはｃ0，…，ｃk，ｃk＋１，…，ｃｎと
している。

【００６２】今、変倍レンズ位置が合焦レンズ軌跡テー
ブルＴに記憶されていない位置ｚｘに在り、フォーカス
コンペレンズ位置がｐｘに在る場合、その変倍レンズ位
置ｚｘに対する２つの合焦レンズ軌跡上のフォーカスコ
ンペレンズ位置ａｘ、ｂｘは、以下の式により求められ
る。

【００６３】

【数３】ａｘ＝（ｚｘ−ｚｋ）×（ａｋ＋１−ａｋ）／（ｚｋ＋１−ｚｋ）＋ａｋｂｘ＝（ｚｘ−ｚｋ）×（ｂｋ＋１−ｂｋ）／（ｚｋ＋１−ｚｋ）＋ｂｋすなわち、記憶されていない変倍レンズ位置とそれを挾
む２つの記憶された変倍レンズ位置（例えば図５のｚ＝
ｋとｚ＝ｋ＋１）とから内分比を求め、その内分比に基
づいて、記憶されていない変倍レンズ位置を挾む２つの
記憶されたフォーカスコンペレンズ位置の差分値を内分
することにより、記憶されていない変倍レンズ位置に対
する２つの合焦レンズ軌跡上のフォーカスコンペレンズ
位置ａｘ、ｂｘを求めて、図３のステップＳ７以降の処
理を行えばよい。

【００６４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のレ
ンズ制御装置によれば、ＡＦオフ状態でズーミングを行
う場合に、マイコン容量、処理時間を節約し、かつ正確
な合焦を維持しながらズーミングを行えるようになる。

【００６５】また、特定した軌跡追従用パラメータは、
パワーフォーカス動作などが行われるまで更新されずに
繰返し利用されるので、何度もズーミングを繰り返して
も、ボケを生じることはない。さらに、手動焦点調節で
変倍動作中、常に手動焦点調節前のピントの合った状態
を維持できることができ、誤った軌跡に乗り移ってボケ
を生じることを防止できる。さらには、軌跡追従用パラ
メータは、ズーミングを行う前に特定することにより、
この特定処理と軌跡追従制御とを分離できるので、制御
プログラムの容量や処理時間に対して有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレンズ制御装置を備え
たビデオカメラの概要を示すブロック構成図である。

【図２】合焦レンズ軌跡テーブルのデータ内容を示す図
である。

【図３】ＡＦモードがオフされた状態でズーミングを行
う場合のレンズ制御を示すフローチャートである。

【図４】図３の続きのフローチャートである。

【図５】変倍レンズ位置方向の内挿方法を説明するため
の図である。

【図６】インナーフォーカス型のレンズシステムを示す
図である。

【図７】合焦を維持するための変倍レンズ位置とフォー
カスコンペレンズ位置との関係を被写体距離別に示した
図である。

【図８】合焦レンズ軌跡追従方法を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１２変倍レンズ１５フォーカスコンペレンズ２１レンズ制御用マイコン２２レンズ移動手段２３レンズ移動手段３２ワイドスイッチ３３テレスイッチ３４無限スイッチ３５至近スイッチ３６ＡＦスイッチＴ合焦レンズ軌跡テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/232 G02B 7/08 G02B 7/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】変倍動作を行うための第１のレンズと、
該第１のレンズの移動時の焦点面の移動を補正するため
の第２のレンズと、前記第１のレンズ、第２のレンズを
それぞれ独立に光軸と平行に移動させるレンズ移動手段
と、前記第１のレンズの離散的な位置に対する前記第２
のレンズの合焦位置を離散的な被写体距離に応じて予め
記憶した合焦位置記憶手段と、前記第１のレンズ、およ
び第２のレンズの現在位置と前記合焦位置記憶手段に記
憶された情報とに基づいて前記第２のレンズの合焦軌跡
を特定する被写体距離特定手段とを有するレンズ制御装
置であって、手動焦点調節モードにおいて、前記レンズ移動手段によ
り前記第１のレンズが移動されて変倍動作が行われてい
るときには、前記被写体距離特定手段による前記第２の
レンズの合焦軌跡の更新を禁止する制御手段とを備えた
ことを特徴とするレンズ制御装置。
【請求項２】変倍動作を行うための第１のレンズと、
該第１のレンズの移動時の焦点面の移動を補正するため
の第２のレンズと、前記第１のレンズ、第２のレンズを
それぞれ独立に光軸と平行に移動させるレンズ移動手段
と、前記第１のレンズの位置に対する前記第２のレンズ
の合焦位置の軌跡情報を被写体距離に応じて予め記憶し
た合焦位置記憶手段と、前記第１のレンズ、および第２
のレンズの現在位置と前記合焦位置記憶手段に記憶され
た軌跡情報とに基づいて前記第２のレンズの移動軌跡を
演算する被写体距離特定手段とを有するレンズ制御装置
であって、手動焦点調節モードにおいて、前記レンズ移動手段によ
り前記第１のレンズが移動されて変倍動作が行われてい
るときには、前記被写体距離特定手段による移動軌跡の
演算を禁止する制御手段とを備えたことを特徴とするレ
ンズ制御装置。